표적 약물 농도 선별을 위해 농도 구배 발생기가 통합된 세포 공동 배양 마이크로플루이딕 장치를 설계 및 제작하였다. 장치 내 농도 구배 생성 원리, 농도장, 속도장 및 세포 공동 배양 특성을 연구하였다. 먼저, 등가 회로 원리에 따라 5∶1∶0 농도 구배를 생성할 수 있는 미세 채널 모델을 설계하였고, 약물 농도 영향 세포 공동 배양 유닛을 직렬 및 병렬 구조 형태로 설계하여 농도 구배 유닛과 세포 공동 배양 유닛을 통합하였다. 이후 유한 요소 시뮬레이션 소프트웨어 Comsol의 층류 및 물질 전달 모듈을 이용하여 속도장 및 농도장 시뮬레이션 검증을 수행하였다. 마지막으로 연성 에칭 기술을 사용하여 해당 마이크로플루이딕 장치를 제작하였으며, 플루오레세인 나트륨 용액과 직경 1 μm 폴리스티렌 현탁액을 이용하여 약물 농도 분포를 모사하였다; 장치 내에서 Hela 세포와 A549 세포의 공동 배양을 진행하였고, 두 세포의 성장 곡선과 엽산 수용체 표적 특성을 분석하였다. 시뮬레이션 및 실험 결과는 설계된 마이크로플루이딕 장치가 설정된 농도 구배(농도 비율 5∶1∶0)를 생성할 수 있으며, 각 분기별 세포 배양 유닛 내 농도 차이는 0.1% 이내임을 나타냈다; 세포 배양 유닛 내 유속 분포는 균일하며, 배양 유닛 내 평균 유속은 (7.1±0.3) μm/s이다; 두 세포의 성장은 S형 성장 법칙에 따르며, 세포막 염색 실험은 해당 마이크로플루이딕 장치 내에서 두 세포의 평행 공동 배양이 가능함을 보여주었다. 연구 결과는 해당 마이크로플루이딕 장치가 체내 세포의 흐름 환경을 모사할 수 있으며, 표적 약물 농도 선별 및 맞춤형 치료를 위한 기술 플랫폼을 제공함을 나타낸다.

마이크로플루이딕;세포 미세 환경;표적 약물 농도 선별;평행 공동 배양